一种极细同轴电缆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种极细同轴电缆，包括内导体、绝缘层、外导体和护套，其中：所述绝缘层包括如下重量份的物质：PFA树脂50?60份、PI树脂5?10份、玻璃纤维1?2份、碳纳米管0.3?0.6份、过氧化物处理剂0.1?0.3份，该组份的绝缘层具有较好的力学性能，能提高电缆的稳定性能，提高使用寿命，本发明还公开了极细同轴电缆绝缘层材料的制备方法以及内导体合金的制备方法。
【专利说明】
一种极细同轴电缆
技术领域
[0001] 本发明涉及电线电缆领域，特别涉及一种极细同轴电缆。
【背景技术】
[0002] 同轴电缆常用于设备与设备之间的连接，或应用在总线型网络拓扑中。同轴电缆 中心轴线是一条铜导线，外加一层绝缘材料，在这层绝缘材料外边是由一根空心的圆柱网 状铜导体包裹，最外一层是绝缘层。
[0003] 目前，公开号为CN103871564A的中国专利公开了一种新型极细同轴电缆，该极细 同轴电缆包括外皮层、绝缘体层和内导体，所述的绝缘体层包覆在内导体外，所述的外皮层 包覆在绝缘体层的外部，所述的绝缘体层的主要成分及其百分含量配比为：聚氯乙烯树脂 50%-60%、碳酸钙粉末10%-15%、铜粉20%-30%，其余为相关助剂，但这种极细同轴电缆 的绝缘层强度不足，并且聚氯乙烯的分解温度较低，绝缘层的稳定性不足，极细同轴电缆的 稳定性较差，容易损坏。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明目的是提供一种结构稳定性高的极细同轴电缆。
[0005] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种极细同轴电缆，包 括内导体、绝缘层、外导体和护套，其中：所述绝缘层包括如下重量份的物质： PFA树脂 50-60份 PI树脂 5-10份 玻璃纤维 .1-2份 碳纳米管 0.3-0.6份 过氧化物处理剂 0.1-0.3份。
[0006] 通过采用上述技术方案，PFA树脂的化学稳定性高、物理机械性能好、电绝缘性好、 耐老化、耐热，并且PFA树脂能热熔融流动，成型制品的内孔隙少，可以确保它具有稳定的电 性能，PI树脂具有良好的耐高温性能，其长期使用温度在_200°C到300°C之间，绝缘性能好， 采用PFA树脂与PI树脂共混，使得绝缘层具有良好的力学性能和高温性能，同时PI树脂具有 较低的热膨胀系数，使得绝缘层在高温情况下，不会发生过大的体积变化，保证结构稳定； 碳纤维比模量和比强度较高，耐腐蚀和高温绝缘性好，但是其价格昂贵，不利于推广应用， 玻璃纤维虽然模量和强度比碳纤维略低，但断裂伸长率比碳纤维高，并且资源储量丰富、价 格低廉，将碳纤维与玻璃纤维混合使用，不仅可以使两者的性能互补，而且可以降低原材料 成本;过氧化物处理剂在受热时，会热裂解产生自由基，通过自由基可以与有机物或无机物 的化学键产生键合作用，可以使PFA、PI、玻璃纤维和碳纤维四者之间的的连接更加牢固。
[0007] 本发明进一步设置为:所述过氧化物处理剂采用有机过氧化物。
[0008] 通过采用上述技术方案，有机过氧化物在分解后不会引入无机杂质，从而保证树 脂性能的稳定，并且产生的树脂不会污染模具或加工设备，从而保证了生产设备的使用寿 命。
[0009]本发明进一步设置为:所述有机过氧化物为2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化） 己烷、过氧化苯甲酰中的一种。
[0010]通过采用上述技术方案，过氧化苯甲酰具有强氧化作用，分解后产生的自由基可 以连接碳纤维、玻璃纤维、PFA树脂和PI树脂的，使得各组分的结构连接更加稳定，同时苯基 的引入可以使得PFA树脂和PI树脂的共混的后更加牢固。
[0011] 本发明进一步设置为:所述PFA树脂使用前先经过萘钠处理液进行表面处理。
[0012] 通过采用上述技术方案，PFA树脂表面光滑度较高，在共混时粘接性能较差，先经 过萘钠处理液进行表面处理后可以使得PFA树脂表面的粗糙度增大，从而与其他物料的连 接更加的牢固紧密，提高绝缘层的综合性能。
[0013] 本发明进一步设置为:所述玻璃纤维采用长径比为5-10的短切玻璃纤维，所述碳 纳米管采用多壁碳纳米管。
[0014]通过采用上述技术方案，短切玻璃纤维轻质、高强度、高模量、屏蔽性能好，并且在 工业生产中分散均匀、工艺步骤简单，采用短切的玻璃纤维可以使玻璃纤维在绝缘层中的 分布更加均匀，保证了绝缘层具有均匀的力学性能，并且采用5-10长径比，在重量份为1-2 份的添加量的情况下，玻璃纤维在绝缘层中易成为小丝束分布，增强了材料的拉伸和压缩 性能；多壁碳纳米管的管壁上布满小洞样的缺陷，因此在绝缘层中能与其他组分更牢固的 结合，从而提高结合的强度。
[0015] 本发明进一步设置为:所述短切玻璃纤维和多壁碳纳米管的重量比为8:3。
[0016] 通过采用上述技术方案，采用8:3的比例添加玻璃纤维和碳纳米管，由于绝缘层对 拉伸模量要求较高，采用更多的玻璃纤维能在足够的模量和强度下，使得绝缘层的拉伸强 度较高，从而使得极细同轴线缆的性能提高。
[0017] 本发明进一步设置为:所述绝缘层还包括轻质碳酸钙30-40重量份。
[0018] 通过采用上述技术方案，采用轻质碳酸钙填充绝缘层中，可以减少树脂制品在单 位体积中所占的比例，从而降低成本，并且碳酸钙的加入能活的比纯树脂更高的抗张强度 和耐磨性能，轻质碳酸钙结构均匀，能更好的分布在绝缘层内，从而保证绝缘层结构性能的 均匀。
[0019] 本发明进一步设置为:所述内导体层为高强度铜合金，所述铜合金包括如下重量 百分比物质： Ag 0.1-0.5% Ti 0,002-0.004% 混合稀土金属 0.0005-0.00丨8% 余S为Gii。
[0020] 通过采用上述技术方案:稀土元素的氧、氢等气体亲和力很强，它的氧化物具有良 好的稳定性，使固相脱氧产物浮于渣相而被除去。铜合金中的稀有元素很容易与熔解在铜 液中的氢发生作用，生成稳定的氢化物，所以该产品是极强的吸氢吸氧剂。吸气后呈固溶体 状态熔于铜及合金中，故可避免在强热情况下，由于氢还原铜中的氢化物产生水蒸气而导 致铜变脆、缩孔等不良效果；同时稀土元素能与铜中的难熔杂质结合，从而将杂质带出铜液 基体的晶界，提高导电性;并且稀土元素能影响合金内铜晶粒的扩散，使晶粒细化，增强铜 合金的强度;钛的添加能增强铜合金的加工性能，便于制造;银的微量添加能增强铜合金的 导电能力;该铜合金具有较好的柔软性，从而保证极细同轴电缆的强度，避免电缆的损坏。
[0021] 本发明进一步设置为:所述绝缘层的制备方法包括如下步骤： 步骤一:将碳纳米管、玻璃纤维和过氧化物处理剂进行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂、PI树脂和轻质钙酸盐添加进入双螺杆 挤出机，控制温度在110-160 °C之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出。
[0022] 上述制备工艺简单易行，其中过氧化物在挤出机内分解，产生自由基，PFA树脂和 PI树脂在挤出机的强烈剪切作用下，相互接枝，并且过氧化物分解的产物也可以和碳纤维 及玻璃纤维之间产生连接，从而保证了体系内结构的充分混合，在挤出机中温度逐渐升高 使得内部组分自由度提高，从而保证混合的更加均匀。
[0023] 本发明进一步设置为:所述内导体铜合金的合成方法包括如下步骤： 步骤一:将原料铜、银、钛及混合稀土加入感应电炉中，控制炉内温度在1680-1700 °C之 间，得到金属混合液； 步骤二:再将步骤一种所得的金属混合液注入旋转速度为700_800rpm的轮带式铸机 内，冷却水压力在0.08-0.40，Mpa的条件下径冷却凝固成型得到铸抂； 步骤三:将铸抂送入运行速度为750-850rpm的乳机内进行连续乳制，控制进乳温度为 1000-1050°C，出乳温度为500-560摄氏度，得到铜合金线坯； 步骤四：经过冷却、润滑、清洗、涂蜡，由输送导轨送到绕线机绕制成卷。
[0024] 综上所述，本发明具有以下有益效果： 1、 采用PFA树脂和PI树脂共混，具有较好的耐温性能及力学性能，通过纤维补强，使得 绝缘层的性能更好； 2、 采用过氧化物热分解连接绝缘层各组分，共混效果好； 3、 结构强度高的绝缘层和韧性好的内导体，使得极细同轴电缆具有更好的稳定性，不 容易损坏。
【具体实施方式】
[0025] 实施例一： 绝缘层的合成树脂组成为(g): PFA树脂 湖 Η树鹿 56 短切玻璃纤维 20 多壁碳纳米管 4,5 2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷 1 轻质碳酸钙 348。
[0026] 本实施例中合成树脂的制备方法为： 步骤一:将多壁碳纳米管、短切玻璃纤维和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷进 行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂、PI树脂和轻质钙酸盐添加进入双螺杆 挤出机，控制温度在110-160°C之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出，加料 口温度110 °C，口模温度160 °C。
[0027]内导体的铜合金的制作组成（％): Ag 0.1 Ti 0.0034 混合稀土金属 0.00013 Gu 99.89647,
[0028] 本实施例中内导体的铜合金按照如下步骤制备： 步骤一:将原料铜、银、钛及混合稀土加入感应电炉中，控制炉内温度在1694°C之间，得 到金属混合液； 步骤二:再将步骤一种所得的金属混合液注入旋转速度为700rpm的轮带式铸机内，冷 却水压力在0.35Mpa的条件下径冷却凝固成型得到铸抂； 步骤三:将铸抂送入运行速度为783rpm的乳机内进行连续乳制，控制进乳温度为1000 °C，出乳温度为520摄氏度，得到铜合金线坯； 步骤四：经过冷却、润滑、清洗、涂蜡，由输送导轨送到绕线机绕制成卷。
[0029] 实施例二： 绝缘层的合成树脂组成为(g): PFA树脂 500 Π树脂 88 短切玻璃纤维 iOJ 多壁碳纳米管 I 过氧化苯甲酰 1,6 轻质碳酸1? :365.。
[0030] 本实施例中合成树脂的制备方法为： 步骤一:将多壁碳纳米管、短切玻璃纤维和过氧化苯甲酰进行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂、PI树脂和轻质钙酸盐添加进入双螺杆 挤出机，控制温度在110-160°C之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出，加料 口温度110 °C，口模温度160 °C。
[0031]内导体的铜合金的制作组成（％): Ag 0.35 Ti 0,0033 混合稀土金属 0,0005 Gu 99.6462。
[0032]本实施例中内导体的铜合金按照如下步骤制备： 步骤一:将原料铜、银、钛及混合稀土加入感应电炉中，控制炉内温度在1680-1700 °C之 间，得到金属混合液； 步骤二:再将步骤一种所得的金属混合液注入旋转速度为800rpm的轮带式铸机内，冷 却水压力在0.40Mpa的条件下径冷却凝固成型得到铸抂； 步骤三:将铸抂送入运行速度为765rpm的乳机内进行连续乳制，控制进乳温度为1035 °C，出乳温度为500摄氏度，得到铜合金线坯； 步骤四：经过冷却、润滑、清洗、涂蜡，由输送导轨送到绕线机绕制成卷。
[0033] 实施例三： 绝缘层的合成树脂组成为(g): PFA树脂 600 PI树脂 丨〇〇 短切玻璃纤维 16 多壁碳纳米管 5.3 2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧化）己烷 3.0 轻质碳酸钙 30:0。
[0034]本实施例中合成树脂的制备方法为： 步骤一:将多壁碳纳米管、短切玻璃纤维和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷进 行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂、PI树脂和轻质钙酸盐添加进入双螺杆 挤出机，控制温度在110-160°C之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出，加料 口温度110 °C，口模温度160 °C。
[0035]内导体的铜合金的制作组成（％): Ag 0.23 Ti 0.002 混合稀土金属 0,00018 Gu 99.76782。
[0036]本实施例中内导体的铜合金按照如下步骤制备： 步骤一:将原料铜、银、钛及混合稀土加入感应电炉中，控制炉内温度在1680Γ之间，得 到金属混合液； 步骤二:再将步骤一种所得的金属混合液注入旋转速度为775rpm的轮带式铸机内，冷 却水压力在0. 〇8Mpa的条件下径冷却凝固成型得到铸抂； 步骤三:将铸抂送入运行速度为750rpm的乳机内进行连续乳制，控制进乳温度为1050 °C，出乳温度为530摄氏度，得到铜合金线坯； 步骤四：经过冷却、润滑、清洗、涂蜡，由输送导轨送到绕线机绕制成卷。
[0037] 实施例四： 绝缘层的合成树脂组成为(g): PFA树脂 565 PI树脂 50 短切玻璃纤维 10 多壁碳纳米管 4,7 过氧化苯甲酰 1..8 轻质碳酸钙 3卻。
[0038]本实施例中合成树脂的制备方法为： 步骤一:将多壁碳纳米管、短切玻璃纤维和过氧化苯甲酰进行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂、PI树脂和轻质钙酸盐添加进入双螺杆 挤出机，控制温度在110-160°C之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出，加料 口温度110 °C，口模温度160 °C。
[0039]内导体的铜合金的制作组成（％): .Ag 0.5 Ti 0.0027 混合稀土金属 0.0018 Gu 99.4955,..
[0040]本实施例中内导体的铜合金按照如下步骤制备： 步骤一:将原料铜、银、钛及混合稀土加入感应电炉中，控制炉内温度在1720Γ之间，得 到金属混合液； 步骤二:再将步骤一种所得的金属混合液注入旋转速度为700_800rpm的轮带式铸机 内，冷却水压力在〇.15Mpa的条件下径冷却凝固成型得到铸抂； 步骤三:将铸抂送入运行速度为850rpm的乳机内进行连续乳制，控制进乳温度为1050 °C，出乳温度为560摄氏度，得到铜合金线坯； 步骤四：经过冷却、润滑、清洗、涂蜡，由输送导轨送到绕线机绕制成卷。
[0041 ] 实施例五： 绝缘层的合成树脂组成为(g): PFA树脂 528 PI树脂 9:1 短切玻璃纤维 17.2 多壁碳纳米管 6.0 过氧化苯甲酰 24 轻质碳酸钙 400 β
[0042]本实施例中合成树脂的制备方法为： 步骤一:将多壁碳纳米管、短切玻璃纤维和过氧化苯甲酰进行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂、ΡΙ树脂和轻质钙酸盐添加进入双螺杆 挤出机，控制温度在110-160°c之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出，加料 口温度110 °C，口模温度160 °C。
[0043]内导体的铜合金的制作组成（％): Ag 0.44 Ti 0.004 混合稀土金属 0.0010 Gu 99.555p
[0044] 本实施例中内导体的铜合金按照如下步骤制备： 步骤一:将原料铜、银、钛及混合稀土加入感应电炉中，控制炉内温度在1700°C之间，得 到金属混合液； 步骤二:再将步骤一种所得的金属混合液注入旋转速度为750rpm的轮带式铸机内，冷 却水压力在0.23Mpa的条件下径冷却凝固成型得到铸抂； 步骤三:将铸抂送入运行速度为750-850rpm的乳机内进行连续乳制，控制进乳温度为 1030°C，出乳温度为520摄氏度，得到铜合金线坯； 步骤四：经过冷却、润滑、清洗、涂蜡，由输送导轨送到绕线机绕制成卷。
[0045] 对比例一： 绝缘层的合成树脂组成为(g): PFA树脂 m PI树脂 56 短切玻璃纤维 20 多壁碳纳米管 4.5 轻质碳酸钙 400。
[0046] 本实施例中合成树脂的制备方法为： 步骤一:将多壁碳纳米管和短切玻璃纤维进行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂、PI树脂和轻质碳酸钙添加进入双螺杆 挤出机，控制温度在110-160°C之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出，加料 口温度110 °C，口模温度160 °C。
[0047]内导体采用纯度在99.9%以上的铜导线。
[0048] 对比例二： 绝缘层的采用PFA树脂直接制备。
[0049] 内导体的铜合金的制作组成（％): Ag 0.1 Ti 0.002 Gu 99.898〇
[0050] 本对比例中内导体的铜合金按照如下步骤制备： 步骤一:将原料铜、银、钛加入感应电炉中，控制炉内温度在1680Γ之间，得到金属混合 液； 步骤二:再将步骤一种所得的金属混合液注入旋转速度为700rpm的轮带式铸机内，冷 却水压力在0.40，Mpa的条件下径冷却凝固成型得到铸抂； 步骤三:将铸抂送入运行速度为750rpm的乳机内进行连续乳制，控制进乳温度为1000 °C，出乳温度为500摄氏度，得到铜合金线坯； 步骤四：经过冷却、润滑、清洗、涂蜡，由输送导轨送到绕线机绕制成卷。
[0051] 对比例三： 绝缘层的合成树脂组成为(g): PFA树脂 587 Π树脂 56 短切玻璃纤维 20 多壁碳纳米管 4.5 过氧化苯甲酰 1。
[0052]本对比例中合成树脂的制备方法为： 步骤一:将多壁碳纳米管、短切玻璃纤维和过氧化苯甲酰进行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂和PI树脂添加进入双螺杆挤出机，控制 温度在110-160°C之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出，加料口温度110°C， 口模温度160 °C。
[0053]内导体采用纯度在99.9%以上的铜导线。
[0054] 将实施例1至5和对比例1至3中绝缘层的制备材料按照GB/T1409-2006测定绝缘层 材料的介电常数，按照GB/T1040.3-2006测定绝缘层材料拉伸强度和断裂伸长率，测试结果 见下表1。
[0055]表1绝缘层的制备材料性能测试结果表
从表1可以看出，本发明的实施例具有较高的断裂伸长率和拉伸强度，介电常数低，具 有良好的绝缘性能，并且轻质钙酸盐的添加对性能影响较小，同时可以节约成本。
[0056] 将实施例1至5和对比例1至3中内导体采用的金属导体按照GB/T3048.2-2007测定 内导体材料在20摄氏度时的电阻率，按照标准GB/T 10573-1989测定导体材料的断裂伸长 率及拉伸强度，测试结果见下表2。
[0057] 表2内导体采用的金属导体电阻率测试结果_
' 从上表2可以看出，本发明实施例的铜合金具有较小的电阻和较好的力学性能，稀土元_ 素对性质影响较大。
[0058]本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
【主权项】
1. 一种极细同轴电缆，包括内导体、绝缘层、外导体和护套，其特征在于:所述绝缘层包 括如下重量份的物质： PFA树脂 50-60份 PI树脂 5-10份 玻璃纤维 1-2份 碳纳米管 0.3-0.6份 过氧化物处理剂 0.1-0.3份。2. 根据权利要求1所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述过氧化物处理剂采用有 机过氧化物。3. 根据权利要求2所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述有机过氧化物为2，5-二 甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、过氧化苯甲酰中的一种。4. 根据权利要求1所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述PFA树脂使用前先经过 萘钠处理液进行表面处理。5. 根据权利要求1所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述玻璃纤维采用长径比为 5-10的短切玻璃纤维，所述碳纳米管采用多壁碳纳米管。6. 根据权利要求3所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述短切玻璃纤维和多壁碳 纳米管的重量比为8:3。7. 根据权利要求1所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述绝缘层还包括轻质碳酸 供30-40重量份。8. 根据权利要求1或4所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述内导体为高强度铜 合金，所述铜合金包括如下重量百分比物质： Ag 0.1-0.5% Ti 0.002-0.004% 混合稀土金属 0.0005-0.0018% 余为Gu。9. 根据权利要求7所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述绝缘层的制备方法包括 如下步骤： 步骤一:将碳纳米管、玻璃纤维和过氧化物处理剂进行混合，得到混合添加剂； 步骤二:将步骤一所得的混合添加剂、PFA树脂、PI树脂和轻质钙酸盐添加进入双螺杆 挤出机，控制温度在110-160 °C之间，从加料口到口模的温度成阶梯状分布进行挤出。10. 根据权利要求8所述的一种极细同轴电缆，其特征在于:所述内导体铜合金的合成 方法包括如下步骤： 步骤一:将原料铜、银、钛及混合稀土加入感应电炉中，控制炉内温度在1680-1700 °C之 间，得到金属混合液； 步骤二：再将步骤一种所得的金属混合液注入旋转速度为700_800rpm的轮带式铸机 内，冷却水压力在0.08-0.40，Mpa的条件下径冷却凝固成型得到铸抂； 步骤三:将铸抂送入运行速度为750-850rpm的乳机内进行连续乳制，控制进乳温度为 1000-1050°C，出乳温度为500-560摄氏度，得到铜合金线坯； 步骤四：经过冷却、润滑、清洗、涂蜡，由输送导轨送到绕线机绕制成卷。
【文档编号】C08K7/24GK106009435SQ201610494290
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】高飞
【申请人】苏州仁德科技有限公司